2022屆高考新課標物理二輪復習方案專題12力學實驗

第五單元物理實驗知識網(wǎng)絡構(gòu)建第五單元

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知識網(wǎng)絡構(gòu)建

第五單元

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知識網(wǎng)絡構(gòu)建

考情分析預測第五單元│考情分析預測

高考物理試題中，實驗是必考內(nèi)容，且近年來越來越受到重視．高考實驗題除了對教材原有學生實驗進行考查外，還把考查內(nèi)容延伸到演示實驗中，甚至拓展到遷移類實驗、應用性實驗、設計性實驗以及“研究性學習”類實驗．要求學生利用所學知識，對實驗儀器或?qū)嶒灧椒ㄖ亟M，將教材中的學生實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法遷移到情景新穎的實驗中去．高考物理實驗題具有以下幾個特點：第五單元│考情分析預測

1．重視對實驗操作能力的考查．如實驗步驟的排序、糾錯；實驗器材的選擇，包括滑動變阻器、電阻箱、電表量程的選擇；實物連線和運用圖象與表格分析處理實驗數(shù)據(jù)；實驗結(jié)論的總結(jié)及誤差分析；實驗方案的改進創(chuàng)新等．2．重視對基本儀器的讀數(shù)、構(gòu)造原理、重要實驗方法及電學實驗中的故障分析的考查，如游標卡尺、螺旋測微器、多用電表等的讀數(shù)．第五單元│考情分析預測

3.設計性實驗是考查的熱點．在近幾年的各地高考中設計性的實驗題比較多，此類實驗能夠綜合考查考生創(chuàng)造性地應用已學知識、方法、原理，靈活處理陌生實驗問題的能力，要求學生有較高的知識遷移能力、實驗設計能力．4．電學實驗在高中階段所占比例較大，是實驗考查的重點，各地高考實驗題中必有電學實驗題．第五單元│考情分析預測

對物理實驗的考查通常是以獨立題型出現(xiàn)，在高考中實驗試題的命題一般是一個力學實驗和一個電學實驗．一個以考查演示實驗或基本實驗的基礎實驗知識、基本實驗技能為主；另一個一般以考綱要求的基本實驗為載體進行必要的改進和創(chuàng)新，考查考生對基本實驗的理解能力、遷移能力和創(chuàng)新能力．預測2012年高考實驗考題主要表現(xiàn)為以下幾種形式：1．一個力學實驗題：以打點計時器為主要實驗儀器，涉及位移、速度測量的基本力學實驗，分值較少，難點不大，命題形式為填空題(或選擇性填空)．第五單元│考情分析預測

2．一個電學實驗題：以電流、電壓的測量為基本測量的設計性電學實驗，涉及實驗電路和方法的設計、實驗原理的遷移、實驗器材的選擇、電路實物連線及圖象法處理實驗數(shù)據(jù)等，分值較多，能力要求較高，命題形式可能為填空、選擇性填空、電路圖或?qū)嵨镞B線、圖象圖表分析等．近年高考縱覽第五單元│近年高考縱覽2011年2010年2009年測量型力學實驗廣東卷34(1)，天津卷9重慶卷22，上海卷27，廣東卷34，安徽卷21.Ⅰ天津卷9驗證型力學實驗江蘇卷10，重慶卷22，浙江卷21，海南卷14四川卷

22，安徽卷21(Ⅲ)山東卷23(1)第五單元│近年高考縱覽2011年2010年2009年探究型力學實驗安徽卷21(1)(江蘇卷.11)，福建卷.19，山東卷.23，浙江卷21.Ⅰ廣東卷15，江蘇卷11，安徽卷21.Ⅲ力學實驗的創(chuàng)新與設計全國課標卷23，山東卷23(1)全國Ⅰ卷22，全國Ⅱ卷22測量性電學實驗安徽卷21(2)，全國課標卷22，浙江卷22，北京卷21，江蘇卷10上海卷29，天津卷9，江蘇卷10，福建卷19，廣東卷34(2)，山東卷23(2)，全國卷Ⅰ23，全國卷Ⅱ23海南卷14，江蘇卷10，浙江卷22Ⅰ，安徽卷21Ⅱ第五單元│近年高考縱覽2011年2010年2009年驗證性電學實驗福建卷19(2)全國新課標卷23福建卷19(2)探究性電學實驗廣東卷34(2),重慶卷22上海卷26，浙江卷21Ⅱ，安徽卷21Ⅱ等

廣東卷16電學實驗的創(chuàng)新與設計海南卷13，江蘇卷6，東卷23(1)四川卷22(1)，北京卷21山東卷23(2)，寧夏卷23專題十二力學實驗專題十二力學實驗主干知識整合專題十二

│主干知識整合

一、力學實驗備考要點分類名稱備考要點測量性實驗研究勻變速直線運動數(shù)據(jù)處理方法：(1)公式法：

Δx＝aT2(2)圖象法：v－t圖象專題十二

│主干知識整合

分類名稱備考要點驗證性實驗驗證機械能守恒定律用自由落體運動進行實驗，知道如何從紙帶的數(shù)據(jù)中確定ΔEp和ΔEk驗證力的平行四邊形定則彈簧秤的使用注意事項及讀數(shù)、力的圖示、根據(jù)平行四邊形定則求出合力驗證牛頓運動定律注意控制變量法的應用、圖象的處理以及實驗的注意事項專題十二

│主干知識整合

分類名稱備考要點研究性實驗探究彈力和彈簧伸長的關系應在彈簧彈性限度內(nèi)增加鉤碼個數(shù)；記錄彈簧伸長以及所受拉力的數(shù)據(jù)，在坐標紙上描點，作出擬合曲線；寫出與曲線對應的函數(shù)，解釋函數(shù)中各量的物理意義探究動能定理注意平衡摩擦力，功的大小的確定以及物體速度的求解專題十二

│主干知識整合

二、力學實驗中的測量方法待測量測量方法說明長度利用刻度尺毫米刻度尺精度為1mm，讀數(shù)時應估讀到0.1mm利用游標卡尺①讀數(shù)方法：測量值＝主尺上指示的毫米數(shù)＋精度×游標尺對齊的格數(shù)②精度：10分度的游標卡尺精度為0.1mm,20分度的游標卡尺精度為0.05mm,50分度游標卡尺精度為0.02mm.游標卡尺不估讀專題十二

│主干知識整合

待測量測量方法說明長度利用螺旋測微器①讀數(shù)方法：測量值＝固定刻度上指示的毫米數(shù)(注意半毫米刻線是否露出)＋精度×轉(zhuǎn)動圓筒上與固定刻度中心刻線所對刻度值(注意刻度值要估讀)②精度：螺旋測微器精度為0.01mm專題十二

│主干知識整合

待測量測量方法說明時間利用秒表①秒表精度：秒表精度通常為0.1s，秒表不估讀②秒表讀數(shù)：內(nèi)盤讀數(shù)(注意是否超過半分鐘)＋外盤讀數(shù)利用打點計時器①t＝nT(n表示打點的時間間隔的個數(shù)，T表示打點周期)②打點周期與所接交流電周期相同利用光電計時器光電計時器能自動記錄擋光時間，顯示在讀數(shù)窗口專題十二

│主干知識整合

待測量測量方法說明質(zhì)量利用天平物體質(zhì)量＝砝碼總質(zhì)量＋游碼示數(shù)×游碼最小分度力彈簧測力計力的大?。骄取林羔樦甘镜母駭?shù)(注意估讀)速度利用打點紙帶若紙帶做勻變速直線運動，則打某點時的瞬時速度等于對應的平均速度利用頻閃照相(利用等時間間隔照片信息記錄物體在不同時刻的位置)同上專題十二

│主干知識整合

專題十二

│主干知識整合

專題十二

│主干知識整合

三、實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理1.系統(tǒng)誤差和偶然誤差(1)系統(tǒng)誤差的特點是測量值總是有規(guī)律地朝著某一方向偏離真實值(誤差總是偏大或總是偏小)．系統(tǒng)誤差的主要來源是儀器本身不夠精確、實驗原理與方法不夠完善．(2)偶然誤差是由于偶然因素的影響，造成測量值無規(guī)則起伏，有時偏大、有時偏?。捎枚啻螠y量求平均值的方法減小偶然誤差，平均值比某一次測得的數(shù)值更接近于真實值．專題十二

│主干知識整合

2．有效數(shù)字：帶有一位不準確數(shù)字的近似數(shù)字．(1)凡是用測量儀器直接測量的結(jié)果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值(可靠數(shù)字)后，再向下估讀一位(不可靠數(shù)字)，不受有效數(shù)字位數(shù)的限制；(2)間接測量的有效數(shù)字運算不作要求，運算結(jié)果一般可用2～3位有效數(shù)字表示．專題十二

│主干知識整合

3．儀器讀數(shù)(1)使用刻度尺、彈簧測力計、溫度表、電流表、電壓表等儀器時，凡是最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再把最小刻度10等分估讀一位(估讀的這位是不可靠數(shù)字，卻是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分)．最小刻度是5(或2)分度的，則把最小刻度5(或2)等分估讀一位．例如圖5－12－1甲用毫米刻度尺測量物體長度為6.50cm，圖乙電壓表用15V量程時最小刻度為0.5V，讀作5.5V＋0.2V(5等分估度)＝5.7V.專題十二

│主干知識整合

(2)游標卡尺、秒表、電阻箱由于本身構(gòu)造的原因不需要估讀，歐姆表因為本身測量值就不準確，因此不需要估讀．專題十二

│主干知識整合

4．實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理方法有公式法、列表法、逐差法和圖象法．測量性實驗中用圖象法處理數(shù)據(jù)可有效地減小實驗誤差，圖象法比其他方法更適用于探究性實驗，選取適當?shù)淖宰兞?，通過畫出圖象可以找到或反映物理量之間的變化關系，且便于找出其中的規(guī)律，確定對應量的函數(shù)關系．畫圖象時應注意：(1)根據(jù)測量的要求選定坐標軸，一般以橫軸為自變量，縱軸為因變量，坐標軸要標明所代表的物理量的名稱及單位；(2)坐標軸標度的選擇要合適，使測量數(shù)據(jù)能在坐標軸上得到準確的反映，在物理圖象中，坐標原點可以是零也可以不是零．要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究?探究點一測量性實驗測量性實驗一般以某一原理或物理規(guī)律(公式)為依據(jù)，通過測量相關的物理量，從而實現(xiàn)測定某個(或某些)物理量或物理常數(shù)的實驗目的．測量可分為直接測量和間接測量，高中物理實驗涉及的測量性實驗大多為間接測量實驗，即通過直接測量和推導計算來間接得到待測量，聯(lián)系直接測量量和待測量間的關系是該實驗的實驗原理．專題十二│要點熱點探究

例1[2011·課標全國卷]利用圖5－12－2所示的裝置可測量滑塊在斜面上運動的加速度．一斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動．當一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時，與兩個光電門都相連的計時器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時間t.改變光電門甲的位置進行多次測量，每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離x，記下相應的t值；所得數(shù)據(jù)如下表所示．專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究完成下列填空和作圖：(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過光電門乙時的瞬時速度v1、測量值x和t四個物理量之間所滿足的關系式是________；(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在圖5－12－3給出的坐標紙上畫出

－t圖線；專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究【解析】(1)在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，故中間時刻瞬時速度為

由v1＝

＋

at，故

(或?qū)⒓铀俣葹閍的勻加速運動看成反方向的加速度為－a的勻減速運動，則x＝

－at2＋v1t)(2)由表中所給數(shù)據(jù)描點連線，注意描點時應使盡量多的點在直線上或分居在直線兩側(cè)，其圖線如圖所示．專題十二

│要點熱點探究(3)由

圖線的斜率k＝－

a，又圖線過(0.20,1.81)、(0.80,1.20)兩點，k＝

＝－1.0，故a＝2.0m/s2.專題十二

│要點熱點探究【點評】本題是在教材學生實驗研究勻變速直線運動的規(guī)律的基礎上適度延伸和拓展命制的，屬于間接測量性實驗，考查考生對基本實驗的理解和應用能力，屬于最基本的實驗能力要求，要求考生深刻理解基本實驗原理，領悟其中滲透的實驗思想、方法、理論，并能遷移應用．專題十二

│要點熱點探究

[2011·安徽卷]為了測量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼．實驗測出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長度l的相應數(shù)據(jù)，其對應點已在圖5－12－4上標出．(g＝9.8m/s2)(1)作出m－l的關系圖線；(2)彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.變式題專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究例1

變式題

(1)如圖所示(2)0.258專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究?探究點二驗證性實驗驗證性實驗要求用實驗的方法來驗證科學家已歸納、總結(jié)和證明了的結(jié)論，通過實驗過程的再現(xiàn)，加深對規(guī)律適用條件和結(jié)論的理解．解決驗證性實驗相關問題的關鍵是根據(jù)題目給定的實驗條件、實驗過程、實驗情景領會命題意圖，找出實驗中應測定的物理量，明確在誤差允許的范圍內(nèi)通過怎樣的定量關系才能達到實驗目的．專題十二

│要點熱點探究例2[2011·海南卷]現(xiàn)要通過實驗驗證機械能守恒定律．實驗裝置如圖5－12－5所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌；導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導軌垂直；導軌上B點有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t，用d表示A點到導軌底端C點的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，x表示A、B兩點間的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作圖：專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究(2)多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(A點)下滑，測量相應的x與t值，結(jié)果如下表所示：專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究【點評】本題是驗證機械能守恒定律實驗的再設計，將傳統(tǒng)實驗方法中使用的打點計時器改為氣墊導軌和光電計時裝置，這需要學生從驗證的機械能守恒定律出發(fā)，根據(jù)實驗條件理解實驗步驟，明確需要直接測量和間接計算哪些物理量，需要驗證什么關系才能表示小車運動過程中的機械能守恒．專題十二

│要點熱點探究

[2010·安徽卷]利用如圖5－12－7所示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v0和下落高度h.某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案．變式題專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究例2變式題D【解析】選項A、B中用重力加速度g計算末速度，相當于已經(jīng)承認該過程中機械能守恒，故選項A、B錯誤；高度h應該用刻度尺測出，故選項C錯誤、D正確．專題十二

│要點熱點探究?探究點三探究性實驗探究性實驗旨在通過實驗探索某種物理規(guī)律、研究某個物理問題．近年來探究性實驗在高考實驗中占的比例逐步增大，注重考查考生的科學探究能力和知識的形成過程．探究性實驗要求學生將自己掌握的物理知識和實驗技能創(chuàng)造性地應用到新的實驗情境中，由題給條件自行選定實驗原理，確定實驗方案，選擇合適的器材去研究物理現(xiàn)象，通過實驗得到的數(shù)據(jù)信息分析各物理量中的內(nèi)在聯(lián)系，找出其中所包含的物理規(guī)律．專題十二

│要點熱點探究例3

為了“探究功與物體速度變化的關系”，現(xiàn)提供如圖5－12－8所示的器材，請思考探究思路并回答下列問題：專題十二

│要點熱點探究(1)為了消除摩擦力的影響，應采取的措施：___________(2)在某次實驗中某同學得到了如圖5－12－9所示的一條紙帶，在A、B、C、D、E五個計數(shù)點中應該選用________(填“B”、“C”或“D”)點的速度才符合實驗要求，因為：___________．專題十二

│要點熱點探究例3

(1)將木板遠離滑輪的一端適當墊高，平衡摩擦力(2)C選擇最大速度，橡皮筋的彈性勢能才完全釋放，以保證拉力做功與橡皮筋的數(shù)目成正比【解析】(1)本實驗應滿足橡皮筋對小車的拉力等于小車受到的合力，所以實驗前應將木板遠離滑輪的一端適當墊高，使小車在不受拉力時能沿木板勻速運動，以消除摩擦力對實驗的影響．專題十二

│要點熱點探究(2)本實驗是探究橡皮筋拉力對小車做的功與小車速度變化的關系，應測量橡皮筋的拉力做功后橡皮筋的彈性勢能完全釋放完畢時小車的最大速度，選用小車勻速運動段(計數(shù)點間隔距離均勻的部分)計算小車經(jīng)過C點時的速度，以保證拉力做功與橡皮筋的數(shù)目成正比．專題十二

│要點熱點探究【點評】“探究功與物體速度變化的關系”實驗中，打點計時器打出的紙帶應該先逐漸變疏后均勻不變，本實驗給出的打點紙帶有明顯的誤差，這是由于摩擦力沒有被完全平衡造成的，解答時無需理會．專題十二

│要點熱點探究

某同學在豎直懸掛的彈簧下端加掛鉤碼，做實驗研究彈力跟彈簧總長度的關系，下表是他的實驗數(shù)據(jù)，實驗時彈簧始終未超過彈性限度，彈簧的質(zhì)量可以不計，取g＝10m/s2.變式題專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究例3

變式題(1)如圖所示(2)F＝30(L－0.06)N專題十二

│要點熱點探究【解析】(1)描點，作出F－L圖象如圖所示．(2)根據(jù)圖象計算斜率k＝30N/m，得彈力F跟彈簧總長度L之間的關系為F＝30(L－0.06)N.專題十二

│要點熱點探究?探究點四實驗創(chuàng)新與設計創(chuàng)新和設計性實驗要求學生運用學過的實驗方法，自行設計一個新的實驗方案．它要求學生自主設計實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設計實驗數(shù)據(jù)處理的方法并分析實驗誤差．實驗創(chuàng)新與設計主要考查學生是否理解實驗原理，是否具有靈活運用實驗知識的能力，是否具有在不同情況下遷移知識的能力，對能力的要求較高．專題十二

│要點熱點探究1．設計性實驗考查實驗知識的綜合應用，解決設計性實驗問題的關鍵在于根據(jù)實驗原理設計實驗方案．實驗原理是進行實驗設計的根本依據(jù)和出發(fā)點，它決定實驗過程的設置、應當測量哪些物理量、如何安排實驗步驟等問題．2．求解設計性實驗的步驟(1)從實驗目的入手；(2)根據(jù)問題的要求和條件，回顧課本實驗原理，聯(lián)想實驗模型，適當遷移，確定實驗原理和實驗過程；(3)根據(jù)實驗器材和原理，設計具體的實驗方案；(4)設計實驗記錄表格，測量物理量，處理實驗數(shù)據(jù)，進行誤差分析．專題十二

│要點熱點探究在保證正確性、安全性、準確性、可操作性的原則下，實驗的設計一般依據(jù)以下步驟進行：專題十二

│要點熱點探究例4

[2011·重慶卷]某同學設計了如圖5－12－11所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ.滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m′，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m.實驗中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運動，重力加速度g取10m/s2.專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究(1)為測量滑塊的加速度a，須測出它在A、B間運動的________與________，計算a的運動學公式是________；(2)根據(jù)牛頓運動定律得到a與m的關系為：他想通過多次改變m，測出相應的a值，并利用上式來計算μ.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的_______________保持不變，實驗中應將從托盤中取出的砝碼置于_______________；(3)實驗得到a與m的關系如圖5－12－12所示，由此可知μ＝___________(取兩位有效數(shù)字)．專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究專題十二

│要點熱點探究【點評】

實驗創(chuàng)新的目的是使實驗更具安全性、合理性、精確性．實驗創(chuàng)新的途徑主要表現(xiàn)在實驗原理的創(chuàng)新、實驗儀器的選用及其組裝方式的創(chuàng)新等幾個方面，本題的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在實驗原理上：為保證a是m的一次函數(shù)，只需要將托盤中的砝碼取出置于滑塊上即可，這樣就避免了因多次稱量質(zhì)量引起的誤差，同時也保證了實驗數(shù)據(jù)處理時a－m圖象是一條直線．專題十二

│要點熱點探究

某興趣小組想通過物塊在斜面上運動的實驗探究“合外力做功和物體速度變化的關系”．實驗開始前，他們提出了以下幾種猜想：①W∝

，②W∝v，③W∝v2.他們的實驗裝置如圖5－12－13甲所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個速度傳感器(用來測量物體每次通過Q點時的速度)，每次實驗，物體從不同初始位置處由靜止釋放．變式題１專題十二

│要點熱點探究同學們設計了以下表格來記錄實驗數(shù)據(jù)．其中L1、L2、L3、L4……分別代表物體無初速釋放時初始位置到速度傳感器的距離，v1、v2、v3、v4……表示物體各次通過Q點的速度．專題十二

│要點熱點探究(1)他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的L－v圖象，并得出結(jié)論W∝v2.他們的做法是否合適，你有什么好的